IBP-Bericht WB150/2009 EnEV easy - Entwicklung eines Anforderungskatalogs an den energiesparenden Wärmeschutz von typischen Wohngebäuden zur Einhaltung der Vorgaben der EnEV 2009 und des EEWärmeG Durchgeführt im Auftrag des Wirtschaftsministerium Baden- Württemberg Linda Lyslow Hans Erhorn
Inhalt 1 Aufgabenstellung 3 2 Projektumfang 4 2.1 Festlegung Typgebäude 4 2.2 Auswahl Anlagentechnik 5 2.3 Auswahl der Berechnungsmethode 5 2.4 Ermittlung der Anforderungen an den baulichen Mindestwärmeschutz zur Einhaltung der EnEV 2009- Anforderungen und der Anforderungen des EEWärmeG 5 2.5 Erstellen eines Abschlussberichtes 6 3 Vorbereitende Analysen und Systemauswahl 6 3.1 Typgebäudeauswahl 6 3.2 Anlagentechnik 8 3.3 Bewertungsmethode 15 4 Bewertungsergebnisse 17 4.1 Mindestanforderungen an den baulichen Wärmeschutz 17 4.2 Ist-Wert und Anforderungswert des Transmissionswärmeverlusts 23 4.3 Ist-Wert und Anforderungswert des Jahres- Primärenergiebedarfs 23 4.3.1 Angabe des Ist- und des Anforderungswertes mit Hilfe einer Funktion 23 4.3.2 Angabe von Ist-Wert- und Anforderungswert-Bandbreiten 27 4.4 Fensterflächenanteil A F /A N von 25 % 32 4.5 Sonderuntersuchungen Anlagenkonfiguration 1/1a und 7a 38 4.5.1 Ergebnisse der Untersuchung Anlagenkonfiguration 1/1a bei allen Gebäudegruppen 38 4.5.2 Ergebnisse der Untersuchung Anlagenkonfiguration 7a bei Reihenmittelhaus 38 4.6 Untersuchung Aufstellungsort der Anlagentechnik 39 5 Zusammenfassung und Ausblick 41 5.1 Zusammenfassung 41 5.2 Ausblick 42 6 Literatur 45 7 Anhang 46 7.1 Gebäudegruppen definiert im IKARUS Projekt 46 7.2 Festlegung von Ist-Werten und Anforderungswerten des Jahres-Primärenergiebedarfs 48 2
Aufgabenstellung Die Anforderungen an das energiesparende Bauen sind im Laufe der Jahre immer komplexer geworden. Während die erste Wärmeschutzverordnung 1977 noch mit einem Seitenumfang von etwa 10 Seiten auskam, um die Anforderungen und Nachweismethode zu definieren, erweiterte sich im Laufe der mittlerweile fünf Novellierungen sowohl der Umfang der Anforderungen und des Nachweises als auch die Komplexität der Bewertungsmethode. Darüber hinaus wurde in Rahmen der Gesetzgebung zum Integrierten Energie- und Klimapaket (IEKP) der letzten Bundesregierung ergänzende Anforderungen in einem Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz fixiert, die nur begrenzt auf die Anforderungen der Energieeinsparverordnung abgestimmt erscheinen. Bild 1: Übersicht über die Entwicklung der Anforderungen an das energiesparende Bauen in den letzten 60 Jahren Derzeit muss der Nachweisführende neben den 76 Seiten Anforderungstext der Energieeinsparverordnung und den 8 Seiten des Erneuerbare-Energien- Wärmegesetzes ein etwa 1.000 Seiten starkes Normenwerk für die Bewertungsmethode beherrschen. Dies führt besonders im Bereich des Wohnungsbaus zum Akzeptanzverlust in der Baupraxis. Im Wirtschaftsministerium Baden-Württemberg wurde daher die Idee geboren, die Nachweismethode zu vereinfachen, ohne dabei deren Umfänglichkeit zu begrenzen. Hierzu wurde angeregt, zu untersuchen, ob es möglich ist, für typische neu zu errichtende Wohngebäude mit herkömmlichen Heiz- und Lüftungssystemen Anforderungen an den baulichen Wärmeschutz zu definieren, die sicherstellen, dass die Anforderungen der Energieeinsparverordnung (EnEV 2009) und des Erneuerbare-Energien-Wärmegesetzes (EEWärmeG) garantiert sichergestellt sind. 3
1 Projektumfang 1.1 Festlegung Typgebäude Die Forschungsarbeit ist derart strukturiert, dass für ausgewählte repräsentative Typgebäude mit zugehörigen Heiz- und Lüftungssystemen Mindestanforderungen an den baulichen Wärmeschutz berechnet werden, die die Einhaltung der Anforderungen der EnEV 2009 und des EEWärmeG zuverlässig sicher stellen. Bei der Verwendung dieser Kennwerte und Anlagentechniken kann der Nachweisende künftig auf den aufwendigen umfangreichen EnEV Nachweis verzichten und lediglich bestätigen, dass alle gesetzlichen Anforderungen eingehalten sind. Als energetischen Kennwert des Gebäudes kann der Nachweisende den Anforderungswert der EnEV 2009 ausweisen. Die Arbeitsschritte beinhalten folgende Schwerpunkte: Im Rahmen des IKARUS Projektes hat das Fraunhofer IBP eine umfangreiche Analyse der Neubautätigkeiten im Wohnungsbau in Deutschland durchgeführt. Hierbei wurden 7 Typgebäude definiert, mit denen die Neubauszenarien in den Vorhersagemodellen zur Klimawirkungen in Deutschland abgebildet wurden. Bild 2: Zusammenstellung der Gebäudekennwerte für die ermittelten Typgebäude Die für die einzelnen Gebäudetypen relevanten Gebäudedaten der analysierten Wohngebäude sind im Anhang Abschnitt 6.1 in Bild 4 bis Bild 10 zusammengestellt. Zu Beginn der Untersuchung wird für das freistehende Einfamilienhaus und das Mehrfamilienhaus mit 13 und mehr Wohnungen geprüft werden, ob das im IKARUS Projekt definierte mittlere Gebäude, das Gebäude mit der kleinsten oder das mit der größten Wohnfläche des jeweiligen Gebäudetyps die strengsten Anforderungskennwerte erfordert. An den ausgewählten Typgebäuden werden dann repräsentativ die Untersuchungen durchgeführt. 4
1.2 Auswahl Anlagentechnik Die Untersuchungen werden für mindestens 10 Standard-Anlagenkonfigurationen durchgeführt werden. Die auszuwählenden Anlagentypen werden gemeinsam mit dem Auftraggeber definiert. Tabelle 1: Beispielhafte Auswahl von Anlagenkonfigurationen Konventioneller Kessel (erhöhte Anforderung nach EEWärmeG) Solare Warmwasserbereitung nach EE- WärmeG Wohnungslüftung mit 60 % WRG Erdreich- Wärmepumpe Bei der Auswahl wird darauf geachtet, dass auch die Anforderungen des EE- WärmeG Berücksichtigung finden. 1.3 Auswahl der Berechnungsmethode Da seit Inkrafttreten der EnEV 2009 zwei Nachweisverfahren (DIN V 18599 und DIN V 4108-6/4701-10) gleichberechtigt nebeneinander zugelassen sind, muss überprüft werden, ob eines der beiden grundsätzlich schärfere Anforderungen bedingt. Bisherige Erfahrungen lassen vermuten, dass dies technologiebezogen variieren kann. Zu Beginn der Untersuchung wird daher für das freistehende Einfamilienhaus und das Mehrfamilienhaus mit 13 und mehr Wohnungen geprüft, welche der beiden Rechenmethoden für die Untersuchung zur Anwendung kommen soll. Mit dieser Methode werden dann auch die Berechnungen für die anderen Typgebäude durchgeführt. 1.4 Ermittlung der Anforderungen an den baulichen Mindestwärmeschutz zur Einhaltung der EnEV 2009-Anforderungen und der Anforderungen des EEWärmeG Für die definierten Typgebäude mit den zugehörig ausgewählten Anlagenkonfigurationen unter Anwendung der jeweils relevanten Berechnungsmethode werden die Mindestanforderungen an den baulichen Wärmeschutz bestimmt, die zur Einhaltung der Anforderungen der EnEV 2009 und des EEWärmeG mindestens zu realisieren sind. Hierbei wird neben dem nach EnEV einzuhaltenden Primärenergiebedarfswert und dem spezifischen Transmissionswärmeverlustkoeffizienten (H T ) auch eine Angabe zur wirtschaftlich sinnvollen Aufteilung der Einzelbauteilanforderungen vorgenommen. 5
Die Ergebnisse werden in Form einer leicht lesbaren Übersichtstabelle verdichtet. 1.5 Erstellen eines Abschlussberichtes Alle Untersuchungsergebnisse werden, neben den im Abschnitt 2.4 dargestellten Übersichtstabellen, in einem Abschlussbericht umfassend dokumentiert. 2 Vorbereitende Analysen und Systemauswahl 2.1 Typgebäudeauswahl Die Berechnungen zur Auswahl der Typgebäude und der Bewertungsprozedur erfolgen an den Modellgebäuden der IKARUS Untersuchung für die Gruppen freistehende Einfamilienhäuser und große Mehrfamilienhäuser. Die Untersuchung zur Typgebäudeauswahl konzentriert sich auf verschiedene Kennwerte der jeweiligen Gebäudegruppe. So wurde im ersten Schritt untersucht, ob das Gebäude mit der kleinsten, der mittleren oder der größten Wohnfläche die schärfsten Anforderungen bedingt. Die Ergebnisse der ersten Untersuchung zeigen, dass es keine einheitliche Tendenz gibt. Während beim Einfamilienhaus das Gebäude mit der größten Wohnfläche die schärfsten Anforderungen an den Wärmeschutz bedingt, ist dies beim Mehrfamilienhaus das Gebäude mit der kleinsten Wohnfläche. Ferner ist zunächst eine deutliche Abhängigkeit des Ist- und des Sollwertes des Primärenergiebedarfs von der Wohnfläche festzustellen. Der Wert nimmt mit größer werdender Wohnfläche beständig ab. Als weitere Parameter wurden der auf die Nutzfläche bezogene Fensterflächenanteil und der Kompaktheitsgrad (A/V e -Verhältnis) untersucht. Die ersten Untersuchungsergebnisse zeigen, dass die Fensterfläche einen untergeordneten Einfluss auf den Primärenergiebedarf haben, wogegen der Kompaktheitsgrad eine vergleichbare Tendenz aufweist wie die Wohnfläche. Da sich keine eindeutigen Tendenzen aus der ersten Untersuchung ableiten lassen, werden im zweiten Schritt die umfänglichen Untersuchungen immer an mehreren Gebäuden einer Gebäudegruppe durchgeführt. Dazu werden die sieben Gebäudegruppen mit den im Rahmen des IKARUS Projektes analysierten Wohngebäude zu insgesamt fünf Gebäudegruppen zusammengefasst. Dabei werden Gruppen wie Wohngebäude mit zwei Wohnungen, Wohngebäude mit drei bis sechs Wohnungen, Wohngebäude mit sieben bis zwölf Wohnungen und Wohngebäude mit dreizehn und mehr Wohnungen in kleine Mehrfamilienhäuser mit einer Nutzfläche kleiner 350 m², und in große Mehrfamilienhäuser mit einer Nutzfläche größer 350 m² unterteilt (analog der in EnEV 2009 definierten Gebäudetypen zu Festlegung der Höchstwerte des spezifischen Transmissionswärmeverlusts). Die neu definierten Gebäudegruppen und deren Gebäudekenndaten können der Tabelle 2 entnommen werden. Der auf die Nutzfläche bezogene Fensterflächenanteil A F /A N wird bei allen Gebäudegruppen mit Ausnahme von Gebäudegruppe 3 (Reihenmittelhäuser) zwischen 15 und 20 % 6
variiert. Bei der Gebäudegruppe 3 wird dagegen die untere Grenze des Fensterflächenanteils A F /A N aufgrund der relativ kleinen Außenwandfläche auf 10 % gesetzt. Außerdem wird angenommen, dass alle Wohngebäude der definierten Gebäudegruppen einen unbeheizten Keller haben und dass das Dach den Abschluss der wärmeübertragenden Gebäudehülle nach außen darstellt. Die Ergebnisse der zweiten Untersuchung an mehreren Gebäuden einer Gebäudegruppe lassen eine grobe Tendenz in Bezug auf das Wohngebäude, das sogenannte kritischste Gebäude, welches die schärfsten Anforderungen bedingt, erkennen. Dabei haben nicht nur die Nutzfläche und der Fensterflächenanteil, sondern auch das A/V e -Verhältnis und das Verhältnis von Hüllflächenanteil angrenzend an die Außenluft (Außenwände mit Fenster und Dach) zu Hüllflächenanteil angrenzend an den unbeheizten Bereich (Kellerdecke) einen Einfluss. So weisen die kritischsten Gebäude bei Anlagensystemen (wie zum Beispiel Anlage 5, 6, 9 und 11 definiert im Abschnitt 2.2) mit spezifischen Transmissionswärmeverlust (H' T ) als maßgebende Kenngröße für die Ermittlung der Mindestanforderung an den baulichen Wärmeschutz einheitlich einen Fensterflächenanteil A F /A N von 20 % auf. Die Größenordnung der Nutzfläche dieser Gebäude ist dagegen unterschiedlich. Während das kritischste Gebäude bei den Doppelhaushälften und Reihenmittelhäusern die größte Nutzfläche hat, fällt die Nutzfläche bei den kritischsten Gebäuden weiterer Gebäudegruppen etwas kleiner als der Mittelwert aus. Das A/V e -Verhältnis tendiert zum kleineren bis kleinsten Wert und das Verhältnis des Hüllflächenanteils angrenzend an die Außenluft zur Fläche der Kellerdecke neigt zu größeren Werten. Die kritischsten Gebäude bei Anlagensystemen (wie zum Beispiel Anlage 2, 3 und 7 definiert im Abschnitt 2.2) mit dem spezifischen Jahres- Primärenergiebedarf (Qp'') als maßgebende Kenngröße für die Ermittlung der Mindestanforderung an den baulichen Wärmeschutz zeigen dagegen entgegengesetzte Parameter an. So liegt der Fensterflächenanteil A F /A N der kritischsten Gebäude bei 15 %, die Nutzfläche variiert zwischen kleinstem und kleinerem Wert als Mittelwert. Das A/V e -Verhältnis liegt zwischen mittlerem und größtem Wert. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das kritischste Gebäude in erster Linie von der Anlagenkonfiguration und somit von dem maßgebenden der beiden Kennwerte (spezifischer Transmissionswärmeverlust (H' T ) bzw. spezifischer Jahres-Primärenergiebedarf (Qp'')) abhängt. Ist der spezifische Transmissionswärmeverlust (H' T ) maßgebend, spielt die Fensterfläche und die Größe der Hüllflächenbauteile angrenzend an die Außenluft eine Rolle. Ist der spezifische Jahres- Primärenergiebedarf maßgebend, stehen die solaren Gewinne durch Fenster und die Transmissionswärmeverluste durch die Außenhülle im Vergleich zum beheizten Volumen (wiedergegeben durch A/V e -Verhältnis) im Vordergrund. Die Untersuchung an mehreren Gebäuden einer Gebäudegruppe hat ferner ergeben, dass es keine Abhängigkeit des Ist- und des Sollwertes des Primärenergiebedarfs von der Nutzfläche gibt. Eine lineare Abhängigkeit des Ist- und des Sollwertes des Primärenergiebedarfs ist dagegen beim A/V e -Verhältnis vorzufinden. 7
Gebäudegruppe Tabelle 2: Zusammenstellung der relevanten Gebäudekennwerte von untersuchten Gebäudegruppen Abkürzung Nutzfläche A N Wohnfläche Bruttovolumen Fensterfläche A F /A N m² m² m³ 15 % (10 %) 20 % m² m² 1 Freistehende Einfamilienhäuser EFH 100-200 90-180 305-625 15 30 20-40 2 Doppelhaushälften DHH 137-202 114-187 428-631 21-30 28-40 3 Reihenmittelhäuser RMH 137-202 114-187 428-631 21-30 28-40 4 5 Kleine Mehrfamilienhäuser Große Mehrfamilienhäuser kl.mfh 170-331 139-280 530 1.034 26-50 34-66 gr.mfh 359 2.271 288 1.731 1.122 7.096 54-341 72-454 2.2 Anlagentechnik In mehreren Besprechungen mit dem Auftraggeber sind die zu bewertenden Anlagensysteme festgelegt worden. Hierbei wird versucht, sowohl die marktgängigsten Lösungen als auch die im EEWärmeG aufgeführten regenerativen Systemlösungen bestmöglich abzudecken. Die folgenden, in der Tabelle 3 aufgeführten Systeme kommen in den Untersuchungen zur Anwendung. Dabei wird der Aufstellungsort der Anlagensysteme 1 (Brennwertkessel), 2 (Brennwertkessel mit Solar-WW) und 4 (Brennwertkessel bei Einfamilienhäusern innerhalb der thermischen Gebäudehülle und bei Mehrfamilienhäusern im unbeheizten Keller angenommen. Bei weiteren Anlagensystemen wird zwischen Einfamilienhaus und Mehrfamilienhaus nicht unterschieden und die Anlagentechnik als außerhalb der thermischen Gebäudehülle (unbeheizter Keller) untergebracht betrachtet. 8
Tabelle 3: Zusammenstellung der untersuchten Anlagentechniken Anlagentechnik Erzeuger Verteilung Übergabe Anlage 1 (Brennwertkessel) Anlage 1a Heizung Trinkwarmwasser Lüftung - Brennwertkessel verbessert - Energieträger: Erdgas/Heizöl EL - Auslegung: 55/45 C - Aufstellung innerhalb der thermischen Hülle - Brennwertkessel verbessert - Energieträger: Erdgas/Heizöl EL keine mechanische Lüftungsanlage - gebäudezentrales System - horizontale Verteilung innerhalb der thermischen Hülle - Verteilungsstränge innenliegend - geregelte Pumpe - freie Heizflächen (z. B. Heizkörper) überwiegend im Außenwandbereich - Thermostatventile und andere P-Regler mit Auslegungsproportionalbereich 1 K - gebäudezentrale Versorgung mit Zirkulation - Verteilung innerhalb der thermischen Hülle - indirekt beheizter Speicher (Aufstellung innerhalb der thermischen Hülle) wie Anlage 1, nur Aufstellung der Wärmeerzeuger und Speicher sowie Verlegung horizontaler Verteilleitungen außerhalb der thermischen Hülle. Anlage 2 - Brennwertkessel verbessert - Energieträger: Erdgas/Heizöl EL - solare Trinkwassererwärmung (Brennwertkessel mit Solar WW) Heizung Trinkwarmwasser Lüftung - Brennwertkessel verbessert - Energieträger: Erdgas/Heizöl EL - Auslegung: 55/45 C - Aufstellung innerhalb der thermischen Hülle keine mechanische Lüftungsanlage - gebäudezentrales System - horizontale Verteilung innerhalb der thermischen Hülle - Verteilungsstränge innenliegend - geregelte Pumpe - freie Heizflächen (z. B. Heizkörper) überwiegend im Außenwandbereich - Thermostatventile und andere P-Regler mit Auslegungsproportionalbereich 1 K - gebäudezentrale Versorgung mit Zirkulation - Verteilung innerhalb der thermischen Hülle - Solarspeicher (Aufstellung innerhalb der thermischen Hülle) Anlage 2a wie Anlage 2, nur Aufstellung der Wärmeerzeuger und Speicher sowie Verlegung horizontaler Verteilleitungen außerhalb der thermischen Hülle. Anlage 3a - Brennwertkessel verbessert - Energieträger: Erdgas/Heizöl EL - solare Trinkwassererwärmung (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Heizung Trinkwarmwasser Lüftung - Brennwertkessel verbessert - Energieträger: Erdgas/Heizöl EL - Auslegung: 55/45 C - Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle - solare Heizungsunterstützung keine mechanische Lüftungsanlage - gebäudezentrales System - horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - Verteilungsstränge innenliegend - geregelte Pumpe - freie Heizflächen (z. B. Heizkörper) überwiegend im Außenwandbereich - Thermostatventile und andere P-Regler mit Auslegungsproportionalbereich 1 K - gebäudezentrale Versorgung mit Zirkulation - Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - Solarspeicher (Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle) 9
Fortsetzung Tabelle 3: Zusammenstellung der untersuchten Anlagentechniken Anlage 4 (Brennwertkessel mit WRG) Heizung Trinkwarmwasser Lüftung - Brennwertkessel verbessert - Energieträger: Erdgas/Heizöl EL - Auslegung: 55/45 C - Aufstellung innerhalb der thermischen Hülle - Brennwertkessel verbessert - Energieträger: Erdgas/Heizöl EL - gebäudezentrales System - horizontale Verteilung innerhalb der thermischen Hülle - Verteilungsstränge innenliegend - geregelte Pumpe - Zentrale Zu- und Abluftanlage - Verteilleitungen innerhalb der thermischen Hülle - Luftwechsel n = 0,4-1 - Gleichstromventilator (DC) - Wärmerückgewinnungsgrad 70 % - freie Heizflächen (z. B. Heizkörper) überwiegend im Außenwandbereich - Thermostatventile und andere P-Regler mit Auslegungsproportionalbereich 1 K - gebäudezentrale Versorgung mit Zirkulation - Verteilung innerhalb der thermischen Hülle - indirekt beheizter Speicher (Aufstellung innerhalb der thermischen Hülle) Anlage 4a wie Anlage 4, nur Aufstellung der Wärmeerzeuger und Speicher sowie Verlegung horizontaler Verteilleitungen außerhalb der thermischen Hülle. Die Verteilleitungen der Zu-/Abluftanlage bleiben innerhalb der thermischen Hülle. Anlage 5a Trinkwarmwasser (Erdreichwärmepumpe) Anlage 6a Trinkwarmwasser (Erdreichwärmepumpe mit WRG) Heizung Lüftung Heizung Lüftung - Erdreichwärmepumpe - Energieträger: Strom - Auslegung: 35/28 C - Erdreichwärmepumpe - Energieträger: Strom keine mechanische Lüftungsanlage - Erdreichwärmepumpe - Energieträger: Strom - Auslegung: 35/28 C - Erdreichwärmepumpe - Energieträger: Strom - gebäudezentrales System - horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - Verteilungsstränge innenliegend - geregelte Pumpe - integrierte Heizflächen (z. B. Fußbodenheizung) - Einzelraumregelung mit Zweipunktregler und Schaltdifferenz 0,5 K - gebäudezentrale Versorgung mit Zirkulation - Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - indirekt beheizter Speicher (Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle) - gebäudezentrales System - horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - Verteilungsstränge innenliegend - geregelte Pumpe - Zentrale Zu- und Abluftanlage - Verteilleitungen innerhalb der thermischen Hülle - Luftwechsel n = 0,4 1/h - Gleichstromventilator (DC) - Wärmerückgewinnungsgrad 60 % - integrierte Heizflächen (z. B. Fußbodenheizung) - Einzelraumregelung mit Zweipunktregler und Schaltdifferenz 0,5 K - gebäudezentrale Versorgung mit Zirkulation - Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - indirekt beheizter Speicher (Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle) 10
Fortsetzung Tabelle 3: Zusammenstellung der untersuchten Anlagentechniken Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe mit WRG) Anlage 9a - Biomassekessel - Energieträger: Holzpellets (Biomassekessel) Heizung Trinkwarmwasser Lüftung Heizung Trinkwarmwasser Lüftung Heizung Trinkwarmwasser Lüftung - Luft-Wasser- Wärmepumpe - Energieträger: Strom - Auslegung: 35/28 C - elektrische Ergänzungsheizung - Luft-Wasser- Wärmepumpe - Energieträger: Strom - elektrische Ergänzungsheizung keine mechanische Lüftungsanlage - Luft-Wasser- Wärmepumpe - Energieträger: Strom - Auslegung: 35/28 C - elektrische Ergänzungsheizung - Luft-Wasser- Wärmepumpe - Energieträger: Strom - elektrische Ergänzungsheizung - gebäudezentrales System - horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - Verteilungsstränge innenliegend - geregelte Pumpe - Pufferspeicher (Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle) - integrierte Heizflächen (z. B. Fußbodenheizung) - Einzelraumregelung mit Zweipunktregler und Schaltdifferenz 0,5 K - gebäudezentrale Versorgung mit Zirkulation - Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - indirekt beheizter Speicher (Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle) - gebäudezentrales System - horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - Verteilungsstränge innenliegend - geregelte Pumpe - Zentrale Zu- und Abluftanlage - Verteilleitungen innerhalb der thermischen Hülle - Luftwechsel n = 0,4-1 - Gleichstromventilator (DC) - Wärmerückgewinnungsgrad 60 % - Biomassekessel - Energieträger: Holzpellets - Auslegung: 70/55 C - Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle keine mechanische Lüftungsanlage - integrierte Heizflächen (z. B. Fußbodenheizung) - Einzelraumregelung mit Zweipunktregler und Schaltdifferenz 0,5 K - gebäudezentrale Versorgung mit Zirkulation - Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - indirekt beheizter Speicher (Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle) - gebäudezentrales System - horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - Verteilungsstränge innenliegend - geregelte Pumpe - Pufferspeicher (Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle) - freie Heizflächen (z. B. Heizkörper) überwiegend im Außenwandbereich - Thermostatventile und andere P-Regler mit Auslegungsproportionalbereich 1 K - gebäudezentrale Versorgung mit Zirkulation - Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - indirekt beheizter Speicher (Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle) 11
Fortsetzung Tabelle 3: Zusammenstellung der untersuchten Anlagentechniken Anlage 10a (Nah- /Fernwärme KWK) Anlage 11a (Nah- /Fernwärme KWK mit WRG) Heizung Trinkwarmwasser Lüftung Heizung Trinkwarmwasser Lüftung - Nah- und Fernwärme aus Kraft- /Wärmekopplung - Energieträger: fossiler Brennstoff - Auslegung: 70/55 C - Nah- und Fernwärme aus Kraft- /Wärmekopplung - Energieträger: fossiler Brennstoff keine mechanische Lüftungsanlage - Nah- und Fernwärme aus Kraft- /Wärmekopplung - Energieträger: fossiler Brennstoff - Auslegung: 55/45 C - Nah- und Fernwärme aus Kraft- /Wärmekopplung - Energieträger: fossiler Brennstoff - gebäudezentrales System - horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - Verteilungsstränge innenliegend - geregelte Pumpe - freie Heizflächen (z. B. Heizkörper) überwiegend im Außenwandbereich - Thermostatventile und andere P-Regler mit Auslegungsproportionalbereich 1 K - gebäudezentrale Versorgung mit Zirkulation - Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - indirekt beheizter Speicher (Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle) - gebäudezentrales System - horizontale Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - Verteilungsstränge innenliegend - geregelte Pumpe - Zentrale Zu- und Abluftanlage - Verteilleitungen innerhalb der thermischen Hülle - Luftwechsel n = 0,4-1 - Gleichstromventilator (DC) - Wärmerückgewinnungsgrad 60 % - freie Heizflächen (z.b. Heizkörper) überwiegend im Außenwandbereich - Thermostatventile und andere P-Regler mit Auslegungsproportionalbereich 1 K - gebäudezentrale Versorgung mit Zirkulation - Verteilung außerhalb der thermischen Hülle - indirekt beheizter Speicher (Aufstellung außerhalb der thermischen Hülle) Für alle weiteren Parameter, die in der oben aufgeführten Tabelle 3 nicht festgelegt worden sind, wie zum Beispiel Kesselleistung, Anlagenwirkungsgrad, Leistungszahl der Wärmepumpe, Speichergröße, Verteilleitungslängen, Kollektorfläche, -neigung, -ausrichtung, werden die in der DIN 4701-10 vorgegebenen Standardwerte übernommen. Die Standardwerte stellen in der Regel ungünstigere Werte dar als dem Stand der Technik entspricht. Auf diese Weise liegen die Anforderungen an den baulichen Mindestwärmeschutz auf der sicheren Seite. Im Folgenden werden die Parameter eines Kollektors aufgrund spezieller Regelungen des EEWärmeG ausführlicher behandelt. Die Nutzungspflicht des EEWärmeG bei Nutzung solarer Strahlungsenergie gilt als erfüllt, wenn bei einem Wohngebäude mit höchstens zwei Wohnungen Solarkollektoren mit einer Fläche von mindestens 4 m² pro 100 m² Nutzfläche und bei einem Wohngebäude mit mehr als zwei Wohnungen mit einer Fläche von mindestens 3 m² pro 100 m² Nutzfläche installiert werden. Die Orientierung und die Neigung der Kollektorfläche ist nach dieser Regelung freigestellt. Die Standardwertangaben in DIN 4701-10 sind um 10 30 % kleiner als die vor- 12
gegebenen Flächen im EEWärmeG; die Ausrichtung der Kollektoren ist fest und weicht um 20 von Süden ab, die Kollektoren weisen eine Neigung von 30 auf. Die mindestens erforderlichen U-Werte der wärmetauschenden Hüllflächen der fünf definierten Gebäudegruppen zur Erfüllung der Anforderungen der EnEV 2009 in Verbindung mit dem EEWärmeG werden dennoch auf der Grundlage von Standardwerten der DIN 4701-10 festgelegt. Dies führt dazu, dass bei großen Mehrfamilienhäusern und Anlagenkonfiguration 2a (Brennwertkessel mit Solar WW) der Wärmeenergiebedarf von mindestens 15 % (EEWärmeG 5 Satz (1)) nicht vollständig durch solare Strahlungsenergie gedeckt werden kann und der Nutzungspflicht des EEWärmeG durch die Kombination mit Energiesparmaßnahmen nachgekommen werden muss. Wird bei dem zu errichtenden Wohngebäude die Kollektorgröße abweichend von den Standardwertvorgaben der DIN 4701-10 und gemäß EEWärmeG-Regelung gewählt, sind die in Tabelle 4 und Tabelle 5 angegebenen Kollektorneigungen und -orientierungen in Abhängigkeit der Nutzfläche des zu errichtenden Wohngebäudes zulässig. Tabelle 4: Zusammenstellung der zulässigen Kollektororientierungen und neigungen (Flächenausschnitt des Kreises) in Abhängigkeit von Gebäudenutzfläche bei Kollektorfläche gemäß EEWärmeG-Regelung (grau markierte Fläche) Wohngebäude mit höchstens zwei Wohnungen A N 100 m² A N 200 m² A N 300 m² 13
Tabelle 5: Zusammenstellung der zulässigen Kollektororientierungen und neigungen (Flächenausschnitt des Kreises) in Abhängigkeit von Gebäudenutzfläche bei Kollektorfläche gemäß EEWärmeG-Regelung (grau markierte Fläche) Wohngebäude mit mehr als zwei Wohnungen A N 300 m² A N 400 m² A N 500 m² A N 600 m² A N 700 m² A N 800 m² A N 1100 m² A N 1200 m² A N 1300 m² A N 1500 m² A N 1700 m² A N 1900 m² 14
2.3 Bewertungsmethode Des Weiteren soll auf die Festlegung der Mindestanforderung an den baulichen Wärmeschutz zur Erfüllung der Anforderungen der EnEV 2009 in Verbindung mit dem EEWärmeG mit Anlagenkonfiguration 4/4a (Brennwertkessel mit WRG) hingewiesen werden. Das EEWärmeG sieht die Nutzung der Abwärme als Ersatzmaßnahme an, welche ebenfalls zur Energieeinsparung beiträgt. Die Nutzungspflicht des EEWärmeG gilt als erfüllt, wenn der Wärmeenergiebedarf zu mindestens 50 % durch raumlufttechnische Anlagen mit Wärmerückgewinnung gedeckt wird. Der Deckungsanteil bewegt sich jedoch bei den gewählten Anlagenparametern und in Abhängigkeit vom Gebäudetyp zwischen 20 % und 30 %. Die Nutzungspflicht wird erfüllt, indem der restliche Pflicht-Anteil durch Energiesparmaßnahmen in Form einer besseren Dämmung der Gebäudehülle abgedeckt wird. Die Untersuchungen zur Bestimmung der Sensitivität der möglichen Bewertungsmethoden (DIN V 4108-6/4701-10 oder DIN V 18599) auf den Primärenergiebedarf erfolgte für ausgewählte Systemtechniken an den gleichen Gebäuden wie unter 3.1 beschrieben. 15
Bild 3: Ergebnisdarstellung für die Gebäudegruppe freistehendes Einfamilienhaus (unterschiedliche Wohnflächengröße und Bewertungsmethoden) Die Ergebnisse zeigen, dass die Bewertung mit DIN V 18599 immer zu höheren Primärenergiebedarfswerten führt als die Bewertung mit der DIN V 4108-16
6/4701-10. Allerdings trifft dies auch für das Referenzgebäude zu, so dass hieraus nicht abgeleitet werden kann, dass die Bewertung nach DIN V 18599 zu geringeren Anforderungen führt. Die Untersuchung zeigte im Gegenteil, dass abhängig von der gewählten Anlagenkonfiguration die Anforderungen bei der Bewertung nach DIN V 18599 schärfer oder milder waren als sich diese bei der Bewertung nach DIN V 4108-6/4701-10 ergaben. Für die weiteren Untersuchungen wurde daher mit dem Auftraggeber vereinbart, die umfänglichen Berechnungen nur mit der Bewertungsmethode nach DIN V 4108-6/4701-10 durchzuführen, da diese derzeit noch die größte Verbreitung bei Planern hat. 3 Bewertungsergebnisse Im Folgenden wird für die verschiedenen Gebäudegruppen in Abhängigkeit der untersuchten Anlagentechnik dargestellt, mit welchen Mindestanforderungen an den Wärmeschutz die Einhaltung der Anforderungen aus EnEV 2009 in Verbindung mit dem EEWärmeG sicher erfüllt werden. Hierbei wurde auf eine ausgewogene Verteilung der Anforderungen an die Einzelbauteile geachtet. Ergänzend wird dargestellt, welche Ist-Werte beim Primärenergiebedarf hiermit immer unterschritten werden und welche Primärenergiebedarfswerte minimal bei dieser Gebäudeform und Anlagenkonfiguration auftreten können. 3.1 Mindestanforderungen an den baulichen Wärmeschutz Für Wohngebäude innerhalb der im Abschnitt 2.1 festgelegten Variationsparameter ergeben sich die in Tabelle 6 bis Tabelle 10 zusammengestellten Mindestanforderungen an den baulichen Wärmeschutz, mit denen die Vorgaben aus EnEV 2009 und EEWärmeG sicher erfüllt werden können. Der spezifische pauschale Wärmebrückenzuschlag beträgt dabei ΔU WB = 0,05 W/m²K. 17
Tabelle 6: Zusammenstellung der mindestens erforderlichen U-Werte der wärmetauschenden Hüllflächen von freistehenden Einfamilienhäusern zur Erfüllung der Anforderungen der EnEV 2009 in Verbindung mit dem EEWärmeG Freistehende Einfamilienhäuser mit einer Gebäudenutzfläche A N von 100 bis 200 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 15 % und 20 %). Anlagentechnik Anlage 2 (Brennwertkessel mit Solar WW) Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4* (Brennwertkessel Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK) Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe), Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe, Anlage 9a (Biomassekessel), Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK Dach/ob. Geschossdecke U-Werte g-wert Wand Kellerdecke Fenster/Tür Fenster/Tür W/m²K W/m²K W/m²K W/m²K - 0,20 0,20 0,25 1,30 0,60 0,17 0,17 0,27 0,90 0,50 0,15 0,15 0,31 0,90 0,50 0,16 0,16 0,25 0,90 0,50 0,20 0,25 0,43 1,30 0,60 0,25 0,30 0,37 1,30 0,60 0,25 0,30 0,43 1,30 0,60 *Nutzungspflicht des EEWärmeG wird in Kombination mit Energiesparmaßnahme erfüllt (siehe Hinweis im Abschnitt 2.2). 18
Tabelle 7: Zusammenstellung der mindestens erforderlichen U-Werte der wärmetauschenden Hüllflächen von Doppelhaushälften zur Erfüllung der Anforderungen der EnEV 2009 in Verbindung mit dem EEWärmeG Doppelhaushälften mit einer Gebäudenutzfläche A N von 137 bis 202 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 15 % und 20 %). Anlagentechnik Anlage 2 (Brennwertkessel mit Solar WW) Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4* (Brennwertkessel Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK) Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe), Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe, Anlage 9a (Biomassekessel), Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK Dach/ob. Geschossdecke U-Werte g-wert Wand Kellerdecke Fenster/Tür Fenster/Tür W/m²K W/m²K W/m²K W/m²K - 0,15 0,20 0,34 1,30 0,60 0,15 0,15 0,27 0,90 0,50 0,17 0,17 0,28 0,90 0,50 0,10 0,15 0,24 0,90 0,50 0,20 0,25 0,44 1,30 0,60 0,20 0,25 0,44 1,30 0,60 0,30 0,30 0,48 1,30 0,60 *Nutzungspflicht des EEWärmeG wird in Kombination mit Energie-Sparmaßnahme erfüllt (siehe Hinweis im Abschnitt 2.2) 19
Tabelle 8: Zusammenstellung der mindestens erforderlichen U-Werte der wärmetauschenden Hüllflächen von Reihenmittelhäusern zur Erfüllung der Anforderungen der EnEV 2009 in Verbindung mit dem EEWärmeG Reihenmittelhäuser mit einer Gebäudenutzfläche A N von 137 bis 202 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 10 % und 20 %). Anlagentechnik Anlage 2 (Brennwertkessel mit Solar WW) Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4* (Brennwertkessel Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe) Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe Anlage 9a (Biomassekessel) Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK) Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK Dach/ob. Geschossdecke U-Werte g-wert Wand Kellerdecke Fenster/Tür Fenster/Tür W/m²K W/m²K W/m²K W/m²K - 0,15 0,20 0,30 0,90 0,50 0,10 0,10 0,11 0,90 0,50 0,15 0,15 0,23 0,90 0,50 0,25 0,25 0,29 1,30 0,60 0,35 0,35 0,52 1,30 0,60 0,20 0,20 0,31 1,30 0,60 0,55 0,60 0,67 1,30 0,60 0,18 0,18 0,32 0,90 0,50 0,30 0,35 0,45 1,30 0,60 *Nutzungspflicht des EEWärmeG wird in Kombination mit Energie-Sparmaßnahme erfüllt (siehe Hinweis im Abschnitt 2.2) 20
Tabelle 9: Zusammenstellung der mindestens erforderlichen U-Werte der wärmetauschenden Hüllflächen von kleinen Mehrfamilienhäusern zur Erfüllung der Anforderungen der EnEV 2009 in Verbindung mit dem EEWärmeG Kleine Mehrfamilienhäuser mit einer Gebäudenutzfläche A N von 170 bis 331 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 15 % und 20 %). Anlagentechnik Anlage 2a (Brennwertkessel mit Solar WW) Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4a* (Brennwertkessel Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe), Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe, Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe mit WRG), Anlage 9a (Biomassekessel), Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK), Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK Dach/ob. Geschossdecke U-Werte g-wert Wand Kellerdecke Fenster/Tür Fenster/Tür W/m²K W/m²K W/m²K W/m²K - 0,10 0,15 0,25 0,90 0,50 0,17 0,17 0,29 0,90 0,50 0,10 0,10 0,10 0,90 0,50 0,16 0,16 0,29 0,90 0,50 0,25 0,27 0,32 1,30 0,60 *Nutzungspflicht des EEWärmeG wird in Kombination mit Energie-Sparmaßnahme erfüllt (siehe Hinweis im Abschnitt 2.2) 21
Tabelle 10: Zusammenstellung der mindestens erforderlichen U-Werte der wärmetauschenden Hüllflächen von großen Mehrfamilienhäusern zur Erfüllung der Anforderungen der EnEV 2009 in Verbindung mit dem EEWärmeG Große Mehrfamilienhäuser mit einer Gebäudenutzfläche A N von 359 bis 2.271 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 15 % und 20 %). Anlagentechnik Anlage 2a (Brennwertkessel mit Solar WW) Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4a* (Brennwertkessel Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe), Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe, Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe mit WRG), Anlage 9a (Biomassekessel), Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK), Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK Dach/ob. Geschossdecke U-Werte g-wert Wand Kellerdecke Fenster/Tür Fenster/Tür W/m²K W/m²K W/m²K W/m²K - 0,16 0,16 0,27 0,90 0,50 0,15 0,20 0,35 1,30 0,60 0,15 0,15 0,27 0,90 0,50 0,15 0,20 0,28 1,30 0,60 0,30 0,32 0,46 1,30 0,60 *Nutzungspflicht des EEWärmeG wird in Kombination mit Energie-Sparmaßnahme erfüllt (siehe Hinweis im Abschnitt 2.2) 22
3.2 Ist-Wert und Anforderungswert des Transmissionswärmeverlusts Zur Berechnung des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlusts (H T ) verweist die EnEV 2009 auf die DIN EN 832 mit den in DIN V 4108-6 Anhang D genannten Randbedingungen. Demzufolge kann der Ist-Wert des Transmissionswärmeverlusts (H T ) wie folgt ermittelt werden: H T = ( F xi * U i * A i + 0,05 * A) / A in W/m²K mit F xi : Temperaturkorrekturfaktor des Bauteils i (DIN V 4108-6) U i : Wärmeduchgangskoeffizient des Bauteils i in W/m²K A i : Fläche des Bauteils i in m² A: gesamte wärmeübertragende Umfassungsfläche des Wohngebäudes in m² Die Höchstwerte des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlusts sind für insgesamt vier Gebäudetypen in der EnEV 2009 Anlage 1 Tabelle 2 zusammengefasst. Die für die im Rahmen dieser Arbeit definierten Gebäudegruppen relevanten Anforderungswerte können Tabelle 11 entnommen werden. Tabelle 11: Höchstwerte des spezifischen, auf die wärmeübertragende Umfassungsfläche bezogenen Transmissionswärmeverlusts Zeile 1 Freistehendes Wohngebäude Gebäudetyp mit A N 350 m² mit A N > 350 m² Höchstwert des spezifischen Transmissionswärmeverlusts H T = 0,40 W/m²K H T = 0,50 W/m²K 2 Einseitig angebautes Wohngebäude H T = 0,45 W/m²K 3 alle anderen Wohngebäude H T = 0,65 W/m²K 3.3 Ist-Wert und Anforderungswert des Jahres-Primärenergiebedarfs 3.3.1 Angabe des Ist- und des Anforderungswertes mit Hilfe einer Funktion Bei Wahl der Kennwerte aus Abschnitt 3.1 Tabelle 6 bis Tabelle 10 ergeben sich die in Tabelle 12 und Tabelle 13 angegebenen Höchstwerte für den Ist- Wert des Jahres-Primärenergiebedarfs und Minimalwerte für den Primärenergiebedarf des Referenzgebäudes in Abhängigkeit von A/V e -Verhältnis. Der Weg zur Festlegung der einzelnen Funktionen wird im Anhang Abschnitt 6.2 beschrieben. In diesem Abschnitt sind auch Diagramme mit Darstellung berechneter Ist- und Anforderungs-Einzelwerte mehrerer untersuchter Wohngebäude einer Gebäudegruppe zusammengestellt. 23
Tabelle 12: Zusammenstellung der Höchstwerte für den Ist-Wert des Jahres- Primärenergiebedarfs und der Anforderungswerte des Jahres- Primärenergiebedarfs des Referenzgebäudes von freistehenden Einfamilienhäusern, Doppelhaushälften, Reihenmittelhäusern und kleinen Mehrfamilienhäusern in Abhängigkeit der Anlagentechnik Gebäudegruppen mit einer Gebäudenutzfläche A N kleiner 350 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 15 % (10 %) und 20 %). Anlagentechnik Ist-Wert Primärenergiebedarf Anforderungswert kwh/m²a ΔQp* kwh/m²a ΔQp* EFH, DHH, RMH und kl. MFH Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 7a nicht für RMH (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe mit WRG) Anlage 9a (Biomassekessel) Qp,ist = Qp,max -13,5 Qp,max=66,7*A/Ve+37,7-10,3 Qp,ist = Qp,max -15,6 Qp,max=66,7*A/Ve+37,7-10,3 Qp,ist = Qp,max -16,0 Qp,max=66,7*A/Ve+37,7-10,3 Qp,ist=17,2*A/Ve+31,0-14,0 Qp,max=66,7*A/Ve+27,4 +10,3 Anlage 2 für EFH, DHH, RMH (Brennwertkessel mit Solar WW) Qp,ist = Qp,max -13,2 Qp,max=66,7*A/Ve+37,7-10,3 Anlage 2a für kl. MFH (Brennwertkessel mit Solar WW) *ΔQp stellt die maximal mögliche Abweichung vom errechneten Qp-Wert (Qp,ist bzw. Qp,max) des betrachteten Gebäudes in kwh/m²a dar (siehe Anhang Abschnitt 6.2 Diagramme 1 bis Diagramme 15). 24
Fortsetzung Tabelle 12: Zusammenstellung der Höchstwerte für den Ist-Wert des Jahres- Primärenergiebedarfs und der Anforderungswerte des Jahres- Primärenergiebedarfs des Referenzgebäudes von freistehenden Einfamilienhäusern, Doppelhaushälften, Reihenmittelhäusern und kleinen Mehrfamilienhäusern in Abhängigkeit der Anlagentechnik Gebäudegruppen mit einer Gebäudenutzfläche A N kleiner 350 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 15 % (10 %) und 20 %). Anlagentechnik Ist-Wert Primärenergiebedarf Anforderungswert kwh/m²a ΔQp* kwh/m²a ΔQp* EFH und kl. MFH Anlage 4 / 4a (Brennwertkessel Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe) Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK Anlage 10a für EFH (Nah-/Fernwärme KWK) Anlage 10a für kl. MFH (Nah-/Fernwärme KWK) Qp,ist=65,0*A/Ve+27,4-10,1 Qp,max=66,7*A/Ve+27,4 +7,0 Qp,max=66,7*A/Ve+27,4-10,8 Qp,max=66,7*A/Ve+27,4 +7,0 Qp,ist=65,0*A/Ve+21,9-10,7 Qp,max=66,7*A/Ve+27,4 +7,0 Qp,ist=72,0*A/Ve+20,6-10,9 Qp,max=66,7*A/Ve+27,4 +7,0 Qp,ist = Qp,max -13,9 Qp,max=66,7*A/Ve+37,7-10,2 Qp,ist=72,0*A/Ve+21,7-6,4 Qp,max=66,7*A/Ve+27,4 +6,6 DHH und RMH Anlage 4 (Brennwertkessel Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe) Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK) Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK Anlage 6a für DHH (Erdreichwärmepumpe Qp,ist = Qp,max -14,7 Qp,max=66,7*A/Ve+37,7-10,2 Qp,ist = Qp,max -10,9 Qp,max=66,7*A/Ve+37,7-10,2 Qp,ist = Qp,max -13,9 Qp,max=66,7*A/Ve+37,7-10,2 Qp,ist = Qp,max -14,8 Qp,max=66,7*A/Ve+37,7-10,2 Qp,ist=97,8*A/Ve+6,0-3,6 Qp,max=66,7*A/Ve+27,4 +10,3 Anlage 6a für RMH Qp,ist = Qp,max -12,6 Qp,max=66,7*A/Ve+37,7-10,2 (Erdreichwärmepumpe *ΔQp stellt die maximal mögliche Abweichung vom errechneten Qp-Wert (Qp,ist bzw. Qp,max) des betrachteten Gebäudes in kwh/m²a dar (siehe Anhang Abschnitt 6.2 Diagramme 1 bis Diagramme 15). 25
Tabelle 13: Zusammenstellung der Höchstwerte für den Ist-Wert des Jahres- Primärenergiebedarfs und der Anforderungswerte des Jahres- Primärenergiebedarfs des Referenzgebäudes von großen Mehrfamilienhäusern in Abhängigkeit der Anlagentechnik Gebäudegruppen mit einer Gebäudenutzfläche A N größer 350 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 15 % und 20 %). Anlagentechnik Ist-Wert Primärenergiebedarf Anforderungswert kwh/m²a ΔQp* kwh/m²a ΔQp* Anlage 2a (Brennwertkessel mit Solar WW) Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4a (Brennwertkessel Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe) Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe mit WRG) Anlage 9a (Biomassekessel) Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK) Qp,ist = Qp,max -6,3 Qp,max=70,3*A/Ve+30,0-4,9 Qp,ist = Qp,max -5,9 Qp,max=70,3*A/Ve+30,0-4,9 Qp,ist=78,9*A/Ve+19,1-5,5 Qp,max=70,3*A/Ve+25,1 +4,9 Qp,ist=64,5*A/Ve+24,9-3,7 Qp,max=70,3*A/Ve+25,1 +4,9 Qp,ist=63,9*A/Ve+18,3-3,7 Qp,max=70,3*A/Ve+25,1 +4,9 Qp,ist = Qp,max -5,7 Qp,max=70,3*A/Ve+30,0-4,9 Qp,ist = Qp,max -8,8 Qp,max=70,3*A/Ve+30,0-4,9 Qp,ist=35,2*A/Ve+8,2-2,8 Qp,max=70,3*A/Ve+25,1 +4,9 Qp,ist=71,7*A/Ve+22,8-3,9 Qp,max=70,3*A/Ve+25,1 +4,9 Anlage 11a Qp,ist=70,8*A/Ve+17,7-3,6 Qp,max=70,3*A/Ve+25,1 +4,9 (Nah-/Fernwärme KWK *ΔQp stellt die maximal mögliche Abweichung vom errechneten Qp-Wert (Qp,ist bzw. Qp,max) des betrachteten Gebäudes in kwh/m²a dar (siehe Anhang Abschnitt 6.2 Diagramme 17 bis Diagramme 25). 26
3.3.2 Angabe von Ist-Wert- und Anforderungswert-Bandbreiten Bei Wahl der Kennwerte aus Abschnitt 3.1 Tabelle 6 bis Tabelle 10 ergeben sich die in Tabelle 14 bis Tabelle 18 angegebenen Bandbreiten für die Ist-Werte und für die Anforderungswerte des Jahres-Primärenergiebedarfs mehrerer untersuchter Wohngebäude einer Gebäudegruppe. Des Weiteren ist in den nachfolgenden Tabellen die minimal und maximal mögliche Abweichung der Ist- Einzelwerte von Anforderungs-Einzelwerten innerhalb einer Anlagenkonfiguration aufgrund unterschiedlich gegebener Gebäudeformen dargestellt. Tabelle 14: Zusammenstellung von Ist-Wert-Bandbreiten des Jahres-Primärenergiebedarfs und von Anforderungswert-Bandbreiten des Jahres-Primärenergiebedarfs des Referenzgebäudes von freistehenden Einfamilienhäusern in Abhängigkeit der Anlagentechnik Freistehende Einfamilienhäuser mit einer Gebäudenutzfläche A N von 100 bis 200 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 15 % und 20 %). Primärenergiebedarf Anlagentechnik Ist-Wert Anforderungswert Abweichung Ist-Wert von Anforderungswert kwh/m²a kwh/m²a % Anlage 2 (Brennwertkessel mit Solar WW) Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4 (Brennwertkessel mit WRG) Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe) Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe Anlage 9a (Biomassekessel) Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK) Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK 80,3 103,3 0,0 3,4 78,3 105,9 0,0 5,8 70,8 96,4 9,6 12,8 71,9 97,5 7,5 13,8 65,0 90,5 15,1 21,0 80,5 106,7 77,6 105,1 0,0 7,9 75,6 106,7 0,0 6,2 34,7 49,2 53,8 58,5 77,9 105,5 0,0 6,2 68,9 96,5 9,5 15,0 27
Tabelle 15: Zusammenstellung von Ist-Wert-Bandbreiten des Jahres-Primärenergiebedarfs und von Anforderungswert-Bandbreiten des Jahres-Primärenergiebedarfs des Referenzgebäudes von Doppelhaushälften in Abhängigkeit der Anlagentechnik Doppelhaushälften mit einer Gebäudenutzfläche A N von 137 bis 202 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 15 % und 20 %). Primärenergiebedarf Anlagentechnik Ist-Wert Anforderungswert Abweichung Ist-Wert von Anforderungswert kwh/m²a kwh/m²a % Anlage 2 (Brennwertkessel mit Solar WW) Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4 (Brennwertkessel mit WRG) Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe) Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe Anlage 9a (Biomassekessel) Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK) Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK 67,8 79,0 0,0 2,0 66,3 77,0 0,0 3,6 61,0 71,4 7,7 11,2 64,8 73,7 1,2 6,7 58,1 67,1 10,1 15,7 68,2 79,0 66,3 76,9 0,0 3,6 64,8 75,9 0,0 5,2 31,6 37,0 50,3 54,2 66,1 75,9 0,0 3,9 60,9 70,4 5,7 11,3 28
Tabelle 16: Zusammenstellung von Ist-Wert-Bandbreiten des Jahres-Primärenergiebedarfs und von Anforderungswert-Bandbreiten des Jahres-Primärenergiebedarfs des Referenzgebäudes von Reihenmittelhäusern in Abhängigkeit der Anlagentechnik Reihenmittelhäuser mit einer Gebäudenutzfläche A N von 137 bis 202 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 10 % und 20 %). Primärenergiebedarf Anlagentechnik Ist-Wert Anforderungswert Abweichung Ist-Wert von Anforderungswert kwh/m²a kwh/m²a % Anlage 2 (Brennwertkessel mit Solar WW) Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4 (Brennwertkessel mit WRG) Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe) Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe Anlage 9a (Biomassekessel) Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK) Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK 54,4 65,9 0,0 4,7 54,4 66,1 0,0 3,8 50,3 62,1 6,5 9,7 53,8 64,0 0,0 6,0 51,8 63,0 0,2 8,7 54,4 68,1 - - 52,1 65,0 0,0 4,8 31,9 40,0 36,4 43,5 53,9 63,9 0,0 6,3 51,8 63,5 0,0 6,8 29
Tabelle 17: Zusammenstellung von Ist-Wert-Bandbreiten des Jahres-Primärenergiebedarfs und von Anforderungswert-Bandbreiten des Jahres-Primärenergiebedarfs des Referenzgebäudes von kleinen Mehrfamilienhäusern in Abhängigkeit der Anlagentechnik Kleine Mehrfamilienhäuser mit einer Gebäudenutzfläche A N von 170 bis 331 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 15 % und 20 %). Primärenergiebedarf Anlagentechnik Ist-Wert Anforderungswert Abweichung Ist-Wert von Anforderungswert kwh/m²a kwh/m²a % Anlage 2a (Brennwertkessel mit Solar WW) Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4a (Brennwertkessel mit WRG) Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe) Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe Anlage 9a (Biomassekessel) Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK) Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK 67,2 82,9 0,0 5,5 67,2 83,2 0,0 6,6 58,9 76,3 8,2 17,9 59,8 73,6 11,7 17,4 53,0 66,7 20,5 26,5 70,1 85,7 66,7 82,8 0,0 7,8 64,4 82,2 2,9 9,6 28,0 36,0 56,8 61,6 61,4 76,5 8,7 14,7 55,8 70,6 16,2 22,1 30
Tabelle 18: Zusammenstellung von Ist-Wert-Bandbreiten des Jahres-Primärenergiebedarfs und von Anforderungswert-Bandbreiten des Jahres-Primärenergiebedarfs des Referenzgebäudes von großen Mehrfamilienhäusern in Abhängigkeit der Anlagentechnik Große Mehrfamilienhäuser mit einer Gebäudenutzfläche A N von 359 bis 2.271 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N zwischen 15 % und 20 %). Primärenergiebedarf Anlagentechnik Ist-Wert Anforderungswert Abweichung Ist-Wert von Anforderungswert kwh/m²a kwh/m²a % Anlage 2a (Brennwertkessel mit Solar WW) 55,1 72,7 0,7 5,4 Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4a (Brennwertkessel mit WRG) Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe) 55,5 73,6 48,8 67,8 49,7 65,1 0,0 3,3 7,3 15,8 10,0 14,3 Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe Anlage 9a (Biomassekessel) Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK) Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK 20,7 25,7 43,0 58,2 56,6 74,2 55,6 72,4 0,0 3,5 52,1 72,3 2,0 9,1 59,2 63,8 21,2 30,0 50,7 67,7 7,4 12,1 15,9 21,1 45,3 62,1 31
3.4 Fensterflächenanteil A F /A N von 25 % Der Fensterflächenanteil bezogen auf die Nutzfläche wurde zwischen 15 % und 20 % festgelegt (siehe Abschnitt 2.1). Auf Wunsch des Auftraggebers wurde ferner untersucht, inwieweit die Mindestanforderungen an den baulichen Wärmeschutz mit einem Fensterflächenanteil A F /A N von 25 % erfüllt sind und ob im Falle einer Nichterfüllung ein Fensteraustausch durch ein Fenster mit einem U-Wert von 0,9 W/m²K und einem Gesamtenergiedurchlassgrad g von 0,5 zur Erfüllung der Anforderung ausreichen würde. Die Ergebnisse zeigen, dass die EnEV-Anforderungen mit einem Fensterflächenanteil A F /A N von 25 % und Fenstern mit einem U-Wert von 0,9 W/m²K erfüllt werden. Diese sind für einzelne Gebäudegruppen in Tabelle 19 bis Tabelle 23 zusammengestellt. Dabei soll beachtet werden, dass die Angabe des Ist-Wertes und des Anforderungswertes des Jahres-Primärenergiebedarfs nach Abschnitt 3.3 aufgrund der vorgenommenen Änderung/en nicht mehr zutreffend ist und in den meisten Fällen einer Korrektur bedarf. 32
Tabelle 19: Untersuchungen zu den festgelegten Mindest-U-Werten der Fenster von freistehenden Einfamilienhäusern und zu einem gegebenenfalls erforderlichen Fensteraustausch gegen Fenster mit einem U-Wert von 0,9 W/m²K zur Erfüllung der Anforderungen der EnEV 2009 in Verbindung mit dem EEWärmeG bei einem Fensterflächenanteil A F /A N von 25 % Freistehende Einfamilienhäuser mit einer Gebäudenutzfläche A N von 100 bis 200 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N von 25 %). Anlagentechnik Anlage 2 (Brennwertkessel mit Solar WW) Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4 (Brennwertkessel mit WRG) Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe) Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe Anlage 9a (Biomassekessel) Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK) Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK mit angegebenem U-Wert für Fenster U-Wert Anforderung wird erfüllt mit neuem U-Wert für Fenster U-Wert Anforderung wird erfüllt W/m²K ja/nein W/m²K ja/nein 1,3 nein 0,9 ja 0,9 ja 0,9 ja 1,3 nein 0,9 ja 1,3 nein 0,9 ja 0,9 ja 1,3 ja 1,3 nein 0,9 ja 1,3 nein 0,9 ja 1,3 nein 0,9 ja 33
Tabelle 20: Untersuchungen zu den festgelegten Mindest-U-Werten der Fenster von Doppelhaushälften und zu einem gegebenenfalls erforderlichen Fensteraustausch gegen Fenster mit einem U-Wert von 0,9 W/m²K zur Erfüllung der Anforderungen der EnEV 2009 in Verbindung mit dem EEWärmeG bei einem Fensterflächenanteil A F /A N von 25 % Doppelhaushälften mit einer Gebäudenutzfläche A N von 137 bis 202 m² (mit einem Fensterflächenanteil A F /A N von 25 %). Anlagentechnik Anlage 2 (Brennwertkessel mit Solar WW) Anlage 3a (Brennwertkessel mit Solar Heizung) Anlage 4 (Brennwertkessel mit WRG) Anlage 5a (Erdreichwärmepumpe) Anlage 6a (Erdreichwärmepumpe Anlage 7a (Luft-Wasser Wärmepumpe) Anlage 8a (Luft-Wasser Wärmepumpe Anlage 9a (Biomassekessel) Anlage 10a (Nah-/Fernwärme KWK) Anlage 11a (Nah-/Fernwärme KWK mit angegebenem U-Wert für Fenster U-Wert Anforderung wird erfüllt mit neuem U-Wert für Fenster U-Wert Anforderung wird erfüllt W/m²K ja/nein W/m²K ja/nein 1,3 nein 0,9 ja 0,9 ja 0,9 ja 1,3 nein 0,9 ja 1,3 nein 0,9 ja 0,9 ja 1,3 ja 1,3 nein 0,9 ja 1,3 ja 1,3 nein 0,9 ja 34